Student VUT Brno designed and manufactured prosthetic eye on a 3D printer from MCAE Systems

Zrakovì postižený student VUT v Brnì, Ondøej Vocílka, letos pøišel s revoluèním nápadem vyrobit oèní protézu pomocí 3D tisku. A u MCAE Systems našel tu nejvhodnìjší 3D tiskárnu - Stratasys J750 s technologií PolyJet.

Pøednáška o technologiích 3D tisku na FSI VUT v Brnì Ondøeje Vocílku zaujala natolik, že zaèal pøemýšlet o jejím využití pøi výrobì oftalmologických protéz a jak by je bylo možné co nejvíce pøizpùsobit pacientùm. Po dohodì s pøednášejícím se zaèal tomuto tématu vìnovat ve své bakaláøské práci.

Standardnì se oèní protézy vyrábí ruènì ze skla èi akrylátu, a tak estetický dojem celé protézy závisí zejména na zkušenostech a šikovnosti protetika. Nejnároènìjší èástí ruèní výroby je duhovka, protože se musí co nejvíce podobat zdravému oku pacienta. Toho je však konvenèními zpùsoby obtížné dosáhnout.

Ondøej se ve své práci zabývá výrobou prototypu oèní protézy pomocí 3D tisku na bázi modelu získaného skenováním své ruènì vyrobené starší protézy z PMMA. Model byl modifikován v programu 3ds Max 2017. Tímto postupem bylo vymodelováno jádro protézy s texturou, která byla vytvoøena z fotografie oka. Vytištìné jádro oèní protézy bylo dále zalito èirým akrylátem, aby se vytvoøil zdravotnì nezávadný povrch.

Samotná výroba jádra náhrady byla realizována na 3D tiskárnì Stratasys J750 s technologií aditivní výroby PolyJet (technologie pro pøesný 3D tisk modelù nanášením fotopolymeru a jeho vytvrzováním UV záøením). Tato tiskárna je díky svým možnostem ideální pro takto nároèný tisk. Zde do procesu vstupuje MCAE Systems, která 3D tiskárny znaèky Stratasys nabízí na èeském a slovenském trhu.

3D tiskárna Stratasys J750 umožòuje míchat a kombinovat plnobarevné pøechody spolu s nebývalým rozsahem volby materiálù. Nabízí výbìr z více než 360.000 rùzných barevných odstínù a mnoho materiálových vlastností, od tuhých po pružné nebo od neprùhledných po prùhledné. Tato tiskárna je dosud jediná na svìtì, která zhotovuje plnobarevné, multimateriálové prototypy a díly v rámci jedné tiskové úlohy, což výraznì urychluje tvorbu realistických modelù, prototypù a dílù pro prakticky libovolné aplikaèní potøeby vèetnì aplikací v oblasti medicíny.

3D tiskárna mìla pøi tisku duhovky na prototypu vynikající výsledky. Stále ale chybìlo jemné oèní žilkování a nebyla pøidána ani žádná povrchová úprava, která by napodobila lesk skuteèného lidského oka. Tyto problémy Ondøej vyøešil pøidáním vyèesané èervené bavlny a vrstvy plexiskla na povrch prototypu, podobnì jako se to øeší u bìžných akrylových protéz.

Celý proces 3D tisku jádra oèní protézy zabere asi hodinu a pùl, zatímco výroba klasické akrylové protézy trvá zhruba osm hodin a pøíprava sklenìné protézy mùže být pro pacienta pøipravena do dvou hodin. V Èeské republice se standardní cena oèní protézy pohybuje v rozmezí od 2 000 do 3 000 korun, zatímco v Anglii tato èástka èiní v pøepoètu až 90 000 korun. Náklady na tisk jádra prototypu nebyly vyšší než 850 Kè, po zapoètení práce pøi aplikaci povrchové vrstvy byla cena prototypu srovnatelná s ruèní výrobou.

Ondøejova 3D tištìná protéza je zatím jen základní, jednoduchý prototyp, který neprošel žádnými zdravotními testy, a mìl za úkol zejména provìøit vhodnost technologie. V souèasné dobì pracuje na vývoji efektivnìjšího zpùsobu výroby a koneèným cílem je protéza vyrobená jen 3D tiskem, která by byla i výraznì levnìjší. Jednou z dalších možných výhod je ukládání modelù protéz do databáze. Po skonèení životnosti tak lze jednoduše protézu znovu vytisknout na 3D tiskárnì a poslat pacientovi.